學術新突破 城大成功研發熱裝甲 實現1000°C以上高效熱能冷卻

20220127
東網電視
更多新聞短片
成功研發熱裝甲的城大研究團隊成員。
萊頓弗羅斯特現象屬一種物理現象,即當液體接觸一塊遠超其沸點的物件時,液體表面會產生出一層有隔熱作用的蒸氣,令液體沸騰的速度大大減慢,亦使液體對高溫表面的冷卻失效。不過,香港城市大學學者領導的研究團隊,最新研發的結構熱裝甲,卻能成功抑制這效應,有效將液體冷卻的應用溫度提升至攝氏1,000度以上,此突破將可應用於航空及航天引擎,並提高新一代核反應堆的安全及可靠度。
研究結果已於學術期刊發表,題目是「抑制萊頓弗羅斯特效應,實現1,000°C以上高效熱能冷卻」。團隊解釋其建構的多層級復合結構熱裝甲,具有熱異相性及多層級拓撲結構:結構整體由貫穿的導熱柱體支撐,以起到快速傳熱作用(熱橋);中層嵌有絕熱的多孔薄膜,以快速吸入及蒸發液體;底層的U型通道則用作及時排出蒸氣。這項創新的結構實現了無阻礙的快速熱傳導,液體即使在1,150°C極端高溫下,仍能完全抑制萊頓弗羅斯特效應,並在整個溫度區間(100至1,150°C)均具有高效、可控的冷卻性能。
城大機械工程學系王鑽開教授表示裝甲能抑制萊頓弗羅斯特現象,將超高溫環境下高效液體冷卻的不可能轉化為可能,相關科研可以製作成柔性器件,並緊固裝配在各種形狀的表面,這樣對於難以直接微加工的表面也具有巨大的實用潛力。